第2节 近距离后装放射治疗
一、 基本概念
（一） 近距离治疗及其放射源
近距离放疗是20世纪20年代提出的概念，是相对于远距离的外照射而言，将放射源直接放入肿瘤周围或肿瘤组织内部。与外照射比较其特点是： ① 放射源体积及强度较小，容易接近肿瘤，治疗的距离短，为0.5～2 cm，对正常组织影响较小； ② 由于射线的强度与距离的平方成反比，距放射源近的组织剂量相对较高，而远离放射源的组织剂量较低，因此治疗区内的剂量分布相对不均匀。
近距离放疗主要应用的放射源种类有60Co、137Cs、192Ir等。226Ra因半衰期长，能谱复杂，不易防护等原因现已被淘汰。目前国内外应用最多的是192Ir，它的质地柔软，易制成各种长度，适合于各种施源器。通常192Ir被制成0.1～0.7 mm直径的铱丝，外包有0.1 mm厚的白金，起封闭和坚固作用。
主要放射源的物理特性见表8-1。
表8—1 主要放射源的物理特性
（二） 放射源强度的表达
在历史上，近距离放疗源强的表达有多种方式，如毫克镭、毫克镭当量、等效毫克镭当量等，目前已不再应用。20世纪80年代起，ICRU组织推荐应用活度和比释动能表达源强。
1. 吸收剂量单位（D） 是电离辐射给予质量为dm介质的平均能量dE。
D=dE/dm，单位是戈瑞（Gy，J/kg）。
2. 活度（activity, A） 放射性物质的活度是指单位时间内放射性物质原子核自发衰变的数量。
A=dN/dt。
每秒钟一次衰变称为1 Bq。旧制中 1 Ci=3.7×1010 Bq或1 mCi=37 MBq。
实际应用中的源强由于受各种屏蔽因素的影响，源壳内的活度与外观现存实测活度有差异。因此又区分为内含活度与显活度。但是由于外壳材料的进步及源的微小化，使内含活度与显活度趋于一致。
3. 比释动能（kerma, K） 即非带电致电离辐射在质量为dm的介质中所释放的所有带电电离粒子的初始动能之和。K=dEtr/dm，单位是Gy。Etr包括带电电离粒子在韧致辐射中辐射的能量和在dm介质中产生的所有带电粒子的能量。在达到电子平衡后和忽略韧致辐射时，比释动能和吸收剂量在数值上相等。
4. 参考空气比释动能率（reference air kerma rate） 即指距放射源1 m处的空气介质中的某一点，经空气衰减和散射校正后的比释动能率。考虑到近距离放疗时的能量等级及组织的密度较小，可以近似认为组织内达到电子平衡时，D≌K，带电粒子以韧致辐射形式丢失的部分能量可以忽略不计。单位用μGyh-1m2或单位长度放射源空气比释动能率μGyh-1 m2 cm-1表示。
（三） 半衰期
放射性核素的活度随着时间的延长逐渐衰减。尽管其原子核数量的变化是随机现象，但可以用其数量衰减一半的时间即半衰期来计算其活度。Kerma率与半衰期之间的关系为：K=K0·e-0.693t/T。式中K0为最初的Kerma率；K为一定时间之后的Kerma率；e-0.693 t/T称为衰减因子，其值可以通过计算或查表 获得。
（四） 参考剂量点
近距离放疗的参考剂量给定方式一般有两种。
1. 处方剂量点 根据体内各种形式的特殊标记为处方剂量参考点，或称剂量归一点，即肿瘤剂量点。如手术中为标记残存肿瘤所留置的“银夹”；某个人为的并被大家认同的标记点，如曼彻斯特系统中的“A”点和“B”点。在巴黎系统中，管腔内的治疗常将剂量归一点选在施源管的外径外0.5 cm，如食管，也可将剂量归一点选在距施源管的中心外 1 cm，如支气管、胆管等。骨科处方剂量点是根据手术中为标记残存肿瘤所留置的“银夹”设定，一般留置4枚左右，以能够框定肿瘤靶区为准。
2. 正常组织剂量参考点 为使肿瘤周围正常组织能够得到保护，要求规定正常组织剂量参考点（Rm），如某重要器官、神经或血管的剂量不得超过某一限制。这些标识点的受量常是我们报告治疗结果时要求提到的。
二、 治疗原理与方法
（一） 治疗原理
一般来说，近距离放疗常用的放射源中，距放射源某点处的剂量与该点至放射源的距离长度平方呈反比。
近距离放疗中在一定范围内靠近放射源与远离放射源都出现剂量陡降。在0～5 mm范围内，每毫米剂量下降约为17%，随着放射源距离增加，剂量下降幅度逐渐减小。以距离10 mm、20 mm处为剂量归一点，即治疗半径分别为10 mm、20 mm时，每毫米剂量下降的幅度分别为6%～7%和3%～5%。但是治疗半径越大，治疗半径内的剂量就越不均匀。若以治疗半径处剂量为1 Gy，则靠近源中心的剂量约为17 Gy；治疗半径为20 mm时，这种差异将扩大至52倍以上。
高剂量率后装治疗是通过点源步进模拟线源，因此与行进方向垂直的径向剂量是极不均匀的。在实践中为弥补这一缺陷，除采用电脑计算外，临床上应用多种方法使治疗区域内的剂量达到均匀。
（二） 治疗方法
组织间插植治疗，应避免单管照射，因单管照射的剂量分布极不均匀。多管插植宜遵循一定原则如巴黎系统方法，各管平行、等距，并与中心平面垂直等原则。或根据肿瘤形状采取计算机优化的方法使治疗区域的剂量尽可能地均匀。
1. 靶区设置
（1） 术后肿瘤靶区的确定：临床实践中发现，传统的保留乳腺手术加放疗后的局部复发部位仍在原瘤床位置，或靠近原瘤床位置1～2 cm，因此靶区设置一般考虑的是手术切缘的表层和安全边缘，其大小与肿瘤体积（直径）有关。因为在大多数情况下宏观肿瘤已经被切除，间质内插植放疗的目的是对肿瘤切缘予照射剂量的补充治疗。靶区设置更大程度上是依赖临床经验和术中放置的银夹标记。如果术中未放置银夹，靶区设置需根据术前钼靶片或CT片的肿瘤位置决定。
（2） 术前肿瘤靶区的确定：目前采用CT定位更为方便，可将肿瘤靶区体积进行三维重建，在各层面上勾画出肿瘤边缘距参考点的空间坐标。
2. 插植技术
（1） 术中插植：手术中，在切除肿瘤的同时在瘤床位置插植后装针管，此时肿瘤位置最直观、确切。应由外科医生和放疗科医生协助进行。根据肿瘤位置及形状设定靶区，插植方法应尽量遵循巴黎系统，各针管间平行、等距；断面可呈三角形或正方形（图8-3）。实践证明，遵循巴黎系统插植可使电脑优化更趋简易。了解巴黎系统可使进针位置更加合理，术者手术时即应在头脑中计划处方剂量所包括的照射范围，靶区体积形状呈梯形体或长方形体（图8-4）。皮肤应远离高剂量区（＜8 Gy）。
图83 中心平面取垂直于放射源长轴，每只放射源长度的中点均位于三角形或正方形的中心
图84 巴黎系统
T：靶区厚度；δ：施源管间距；L：靶区长度；AL：放射源长度；DD：基础剂量点；BD：参考剂量曲线；ML：安全边缘；γ：靶区宽度
1） 麻醉：全麻或局麻。
2） 患者准备：同肿瘤切除手术。(https://www.daowen.com)
3） 银夹标记：手术切除肿瘤后，应在瘤床周围放置银夹标记，为术后放疗提供方便。银夹应分深浅层面，左右或头脚方向放置4枚，最好能使之在X线平片上被区分开来。
4） 切缘标记：通常的做法是在病理切片前，将切除的肿块浸染墨汁，使切缘均匀染成薄薄一层黑色。这样一来可在切片后显微镜下观察肿瘤边缘（黑色）距离手术切缘的宽度，进而判定肿瘤是否被完全切除，有利于治疗后对放疗靶区设定进行评价。也可将切除的组织再次拍片，并与原来钼靶片原肿物对比，以确认该肿物是否被完全切除。
5） 单层面插植：适合较小肿瘤（T1）的插植。一般平行插3～4根针，平面在深浅层银夹之间，间距为1～1.7 cm，靶区厚度不超过1.2 cm（图8-5）。 根据各医院应用的设备不同，可有不同规格的模板。高剂量率后装，如核通（NUCLETRON）公司模板由夹板和夹板固定器构成，单层面插植模板的针间距分为1.0 cm和1.6 cm两种。应用模板的好处在于各针之间易于平行，操作简便、快捷。在靶区部位摆好模板，轻轻夹住包括靶区在内的乳腺组织，按夹板上针孔位置插针并从对侧夹板的针孔中穿出；穿出的针尖部分不宜过长，过长的针尖部分容易扎伤对侧皮肤。插植针两端由专用螺钉固定，使夹板紧贴皮肤。
图85 单层插植时的治疗厚度是针间距的0.6倍；双层时的治疗厚度是针间距的1.3倍
6） 多层面插植：适合较大肿瘤（T2～T3）的术中插植，一般为双层或三层平行插4～6根针，中心平面在深浅层银夹之间，各针间距相等，一般在1.5～1.8 cm之间。若应用核通公司模板，D为1～1.6 cm，构成等腰三角形。两个层面之间的垂直距离为0.87D。
（2） 术后插植：是指术后外放疗后的瘤床插植，一般于放疗后1周后开始。一般在局麻下进行，在放疗科后装手术室完成。
首先确定治疗靶区体积。要了解肿瘤的术前状况、体积大小、深度、侵犯范围，肿瘤与重要结构的位置关系，根据切口位置、手术记录、银夹标记和术前钼靶片等，推算正确的瘤床位置。并在皮肤上用色笔标出治疗区域（长度、高度和宽度）。该区域应包括瘤床及其一定程度的安全边界。根据情况应用模板或不用模板。应用模板的好处在于各针间距较易相等（平行）。根据需要，在透视下观察各针距银夹标记的直线距离，一般要求最好靠近银夹 标记。
（三） 注意事项
肿瘤边缘及肿瘤的亚临床病灶，不应通过近距离治疗解决，而应结合外照射达到根治目的。可首先通过外照射使肿瘤缩小，然后经局部加量后装治疗，保护正常组织。事实上考虑后装治疗的主要目的应是根治肿瘤，其姑息治疗的意义较小。
目前大部分的肿瘤的放疗均应是近距离与远距离治疗的结合，例如妇科肿瘤、乳腺癌、食管癌、鼻咽癌、肺癌、胆管癌、直肠癌等。尽管仍无大样本的随机对照研究来做出最终结论，但远近结合的照射方法已逐渐被人们接受。
三、 骨科近距离放疗的设备
按剂量率区分近距离放疗设备有高、中、低剂量率，如curietron、selectron-LDR和高剂量率设备micro-selectron，以及国内各家生产的同类产品。根据ICRU1985年出版的38号报告，以宫颈癌治疗为例的剂量率划分标准为：低剂量率，0.4～2 Gy/h； 中剂量率，2～12 Gy/h；高剂量率，＞12 Gy/h（普通为2.5 Gy/min）。
（1） 低剂量率后装：如curietron、selectron-LDR。它们可以保持传统腔内放疗的优点。但因患者治疗时间长（60 Gy/5～6天）、治疗机的使用率不高，需设放射防护病房，治疗成本较高。我国应用不多。
（2） 高剂量率后装：是近些年来国内较多采用的后装技术。它是在远离放射源，完全防护下操作，工作人员完全免受辐射；治疗时间短，患者痛苦少；不需放射病房，减少了护理工作。高剂量率后装治疗，一般为每周1次，个别的为每周2～3次或每2周1次。骨科近距离放疗一般在术中一次完成。
四、 治疗程序与步骤
近距离放疗程序一般分6个步骤：
1. 明确治疗靶区体积 治疗前明确治疗靶区体积是正确实施治疗的基础。同时也要了解靶区的周围情况，正确估计处方剂量点的可能区域。带有金属标记的平片、血管造影、内脏器官的CT片以及手术记录等均是必不可少的材料。
2. 放置施源器和定位缆 施源器的放置可通过手术或非手术的方法。组织间插植一般需要手术方法；而腔内放疗一般无需麻醉，可通过正常解剖腔道放入施源器。鼻咽和气管内放置则需要一定的表面麻醉。通过施源器放置定位缆。后者常由条带镶嵌金属颗粒组成，可在X线片上显影。要确切固定施源器和定位缆。
3. 拍定位片 除简单的单管或平面治疗外，大部分治疗均需拍定位片。一般要求等中心正交或成角的两张平片。如果条件允许，也可摄CT断层片。
4. 参数输入电脑，预计中剂量分布 将定位片通过扫描仪或数字化仪输入电脑；也可通过数字化网络直接将图像输入电脑，计算等剂量曲线分布 情况。
5. 剂量分布的优化 结合临床，医生与物理师共同分析等剂量曲线分布的合理性。可通过改变驻留点或驻留时间来调整剂量分布，也可以通过设置组织参考点剂量由电脑计算驻留点或驻留时间。
6. 治疗实施 一旦医生认定了治疗计划，即可实施治疗。
五、 放射源特性
常用放射源的形状大体分为3类。
1. 线源 主要是铱（192Ir）源。目前铯（137Cs）的线源已很少应用。由铱源与铂制成合金直径在0.1～0.4 mm之间，外面包以纯铂外壳，厚度约为0.1 mm。这样的线源外径在0.3～0.6 mm之间。其质地柔软。纯铂金外壳不仅可以防止污染，同时可屏蔽β线。进口线源有14 mm和50 mm两种，根据不同直径其强度Kerma率一般可在1～43 μGyh-1m2cm-1。
2. 颗粒源 体积很小，可以近似为点状源。如137Cs可制成球形，外层由不锈钢包裹。这种源强度一般不超过117 μGyh-1m2 cm-1（40 mCi）。相反作为高剂量率后装治疗的192Ir源强却可以很高。外径1.2 mm，活性内径0.7 mm，长度9 mm，活性长度4 mm的（CiS Bo - International）源强度可达 64 200 μGyh-1m2cm-1（15 Ci）。而更小直径1.1 mm，活性内径为0.6 mm，长度5 mm，活性长度3.5 mm（Americium Intentional）的Kerma率也可达42 800 μGyh-1m2cm-1 （10 Ci）。核通V2型的步进源外径仅为0.9 mm。
3. 带状源 是将颗粒源等间距热封于塑料袋或尼龙条内的串源，也可以根据需要非等距离布源。另外可以将颗粒源按一定的电脑程序控制并由步进电机驱动形成模拟的“带状源”。这种活动点源的活度很高，如前述。步进速度在25 cm/s左右，可以控制间隔在4、5、6或7 mm，可分别被送入20根施源管中（如Curietron）。核通产品的步进速度更快，可达到40 cm/s，间隔2.5或5 mm，可分别送入18根施源管中。
六、 常用新旧单位换算
历史上近距离放疗所使用的放射源种类较多，其放射源强度的表达形式也比较多，但不外乎为两个方面：一是表示源本身的含量，即活度；二是表示源所能产生的效应，即空气比释动能率。
活度与放射源的内在特性相联系，它表示其放射能力。由于近距离治疗起源于226Ra，故早期人们把源的活度表示为毫克镭（mgRa），测量方法简单，只需分析天平即可，1 mgRa=1 mCi。镭针组成固定，其白金壁厚0.5 mm。随着放射种类的增加，又出现等效毫克镭当量（mgRa equ）。近年毫克镭与毫居里的单位已被单位时间内的衰变次数所取代，即每秒一次衰变定为1贝克勒尔（becquerel，Bq）。1 mCi=37 MBq。
不同放射源的参考比释动能率新旧单位换算系数见表8-2。
由于放射源是被某些材料密闭在壳内，经壁材料滤过，衰变后的现存表现与壳内原来活度有较大差异，因此才有显活度的概念，即一个实际密封源当其在相同一点产生的照射量率与一个无滤过的活度点源相同时，称此活度为显活度（这个距离相对于源的大小应足够大，才能把该源视为点源）。显活度可通过测量比释动能率得到。
表8—2 不同放射源的参考比释动能率（μGyh1 m2）与旧制的换算系数
七、 近距离放疗的剂量率效应
在放射生物学的研究中剂量率效应作用极为重要。因近距离放疗中许多常见的实际问题都与剂量率有关。早年的实践中就发现尽管总剂量相等，分次剂量大的治疗反应明显高于分次剂量小的治疗反应。高剂量率后装治疗反应明显高于低剂量率治疗。另外在比较不同治疗方案，或为适应治疗时间而调整剂量时，了解剂量率效应作用十分必要。
一次连续性照射的效果取决于照射剂量及其持续时间。由于剂量率效应作用，为达到某一定效应所必需的剂量可以不同，这些不同的剂量称为等效剂量。表8-3显示一些单次剂量相当于常规分次照射（每次2 Gy）时的等效剂量。组织类型不同，等效剂量也不一样。
表8—3 分次照射的等效剂量
常规低剂量率近距离放疗中（几天内给几十戈瑞）的剂量率一般在0.25～1.0 Gy/h之间。但仍有许多特殊应用的治疗方案，如在永久性植入方案的极低剂量率照射和在几十分钟内完成的高剂量率后装放疗，使剂量率效应的范围扩展许多。